微乳液体系制备及对含油污泥清洗性能的研究

倪银 强琳辉 陈永生 侯士法 陈勇 许晗

摘      要：针对冀东油田含油污泥特点，选取SDS（十二烷基磺酸钠）/正庚烷/正丁醇/氯化钠/水微乳液体系对其进行无害化处理。25 ℃下，当正庚烷与水的体积比为1∶1，SDS、正丁醇和氯化钠的加入质量分数分别为 2.43%、11.82%和3.89%时，体系的洗油效率最高，为79.8%;采用SDS/RFWR-1复配（质量比为4∶1）取代SDS制备微乳液体系，洗油效率提高至83.6%。进一步优化洗油工艺，30 ℃下洗涤2 h，含油污泥单次处理量为20 g时，洗油效率可提高至86.2%，微乳液体系可循环使用3次，洗油效率基本保持稳定。

关  键  词：含油污泥;微乳液;洗油效率;冀东油田

中图分类号：O 69       文献标识码： A       文章编号： 1671-0460（2019）10-2235-05

Abstract： According to the characteristics of oily sludge in Jidong oilfield， SDS （twelve alkyl sulfonate）/n-heptane /n-butanol/sodium chloride/water microemulsion system was selected for harmless treatment. When the volume ratio of n-heptane to water was 1：1， the mass fraction of SDS， n-butanol and NaCl was 2.43%， 11.82% and 3.89% respectively， the system formed middle microemulsion with the highest oil washing efficiency of 79.8%; SDS/RFWR-1 （mass ratio of 4：1） was used to replace SDS to prepare microemulsion system， and the efficiency of washing oil increased to 83.6%. The oil washing efficiency reached 86.2% by optimizing the washing process to wash 20 g sludge （based on 100 mL water， the same below） for 2 h at 30 ℃. The microemulsion system could be reused three times， and the oil washing efficiency was stable.

Key words： Oily sludge; Microemulsion; Oil washing efficiency; Jidong oilfield

含油污泥一般是指泥沙中混入原油而形成的污泥，其中富含矿物油，近年来被列入危险固体废弃物。含油污泥中不仅含有大量老化原油、沥青质、蜡质、胶体、固体悬浮物，还包含油田生产过程中加入的大量化学试剂，因此处理难度较大[1]。目前我国石油工业产生的含油污泥数量庞大，若处理不当，将对环境造成严重污染。为此，国内各油田先后开发出一系列含油污泥无害化处理方法，主要包括热解法、填埋法、焚烧法和生物法等[2-4]，上述方法虽可在一定程度上实现含油污泥的减量化和无害化，但在处理过程中有可能造成二次污染，且存在处理周期长、处理条件苛刻以及耗能较高等缺点。

微乳液法[5]作为一种条件温和、能耗较低的含油污泥处理方法，近年来逐渐引起关注。该法在处理原理上主要是利用微乳液界面张力极低的特点，取代原油铺展在固体泥沙表面，剥离出油滴，进而由密度差使得原油与固体泥沙自然分离。如张东生[6]等通过将含油污泥微乳化处理胜利油田脱水含油污泥，脱油率最高可达42.53%。方倩倩[7]等采用微乳液萃取法对胜利油田进行处理，脱油率达到79.6%。本文通过制备SDS/正丁醇/氯化钠/正庚烷/水微乳液体系，对冀东油田G 104区块的井下作业污泥进行了无害化处理。通过研究微乳液各组分对体系相行为及洗油效率的影响，结合对洗油工艺条件的优化，有效洗脱含油污泥中的原油组分，从而实现对含油污泥的有效处理。

1  實验部分

1.1  试剂与仪器

试剂：正庚烷，SDS（十二烷基磺酸钠），氯化钠，正丁醇，分析纯;蒸馏水;非离子型表面活性剂RFWR-1（自制）。含油污泥采自冀东油田G 104区块，其特征见表1。

仪器：电子天平（上海精天电子仪器有限公司），烘箱（上海申光仪器仪表有限公司），恒温水浴（郑州长城科工贸易有限公司），马弗炉（天津市泰斯特仪器有限公司）。

1.2  微乳液的配制

在100 mL具塞量筒中加入20 mL蒸馏水（19.96 g）和20 mL正庚烷（13.68 g），再依次加入1.00 g SDS、6 mL正丁醇（4.86 g）和1.60 g氯化钠，轻微振荡后置于25 ℃水浴中静置。约0.5 h后，体系形成相界面清晰且各相体积分数稳定的三相体系，其中上相为过量油相，下相为过量水相，中相为微乳液相。此时，十二烷基磺酸钠、正丁醇及氯化钠的质量分数分别为2.43%、11.82%和3.89%。在此基础上，改变任意组分浓度或任意配制条件，可得到一系列相行为不同的微乳液体系。

1.3  微乳液相图的绘制

2.7  处理时间对洗油效率的影响

图10为在2.4最佳组成，处理量为20 g，处理温度为30 ℃的基础上，处理时间对洗油效率的影响。当处理时间由0.5 h延长至 2 h的过程中，洗油效率增长较多，但继续增加处理时间对洗油效率的贡献不大。综合考虑，确定最佳处理时间为2 h。

综上，优化后的含油污泥最佳处理工艺条件：每100 mL水配制的微乳液处理含油污泥20 g，30 ℃下处理2 h，此时体系洗油效率达到86.2%。

2.8  微乳液的循环利用

使用微乳液体系处理含油污泥后，若经过简单过滤除固后可以再次利用处理新的污泥样品。

依次循环，测试每次处理的洗油效率，结果如图11所示。

3  结 论

采用SDS、正丁醇及氯化钠配合正庚烷及蒸馏水，配制得到微乳液体系，实现了对冀东油田G 104区块井下作业污泥的无害化处理。

循环使用的过程中，第2次的洗油效率比第1次略高，这可能是由于在第1次洗涤的过程中，污泥中的原油组分以油相的形式进入微乳液体系当中，使得微乳液体系的界面张力进一步降低，从而在第2次洗涤时发挥出更好的洗油效果[7]。在第3次洗油时，微乳液洗油效率开始下降，但仍能保持在80%以上，这是由于微乳液中活性成分积累后微乳液相中水成分增大，对油的洗涤能力有所降低所致。而自第4次洗油开始，由于洗涤过程中污泥中含有的油、水不断进入微乳液体系，使得体系中表面活性剂、醇和无机盐的相对含量发生变化，体系逐渐由中相微乳液转变为下相微乳液，界面张力增大，对原油的洗脱能力急剧下降。综合考虑，微乳液的循环使用次数以3次为宜。

值得注意的是，在微乳液重复4次洗涤后，微乳液体系转变为下相微乳液与容器上方过量油相的混合物。根据微乳液相图，在分离出过量的油相后，若向体系内补充适量醇及无机盐组分，将使得体系重新转变为中相微乳液体系，从而有可能恢复洗涤原油的能力，这为微乳液的再生使用提供了思路。

通过优化微乳液配方及洗油工艺参数，主要得到以下结论：

（1）由体系相行为及洗油效率确定的含油污泥处理用最佳微乳液配方为：复配表面活性剂 2.43%（复配比为4∶1），正丁醇11.82%，氯化钠3.89%，正庚烷与水体积比1∶1。

（2）处理含油污泥的最佳工艺条件为：每100 mL水配制的微乳液处理含油污泥20 g，30 ℃下处理2 h，此时体系洗油效率达到86.2%。

（3）在保证脱油率大于80%的前提下，微乳液可循环使用3 次或经过调配继续使用多次。

参考文献：

[1] 许晗，郝思琪，孙帅，等.SDBS微乳液体系用于含油污泥处理的工艺研究[J]. 清洗世界，2019，35（3）：17-18.

[2] 李乐，周飞，孙先峰.石油降解菌的筛选及复合菌群的构建[J]. 当代化工，2018，47（4）：672-676.

[3] 张欢，屈撑囤，黄保军，等. 含油污泥清洁燃烧实验研究[J].广西大学学报，2018，43（2）：813-820.

[4] 胡海杰，李彦，屈撑囤，等. 含油污泥热解技术的研究进展[J]. 当代化工，2017，46（11）：2303-2305.

[5] 徐东梅，陈馥，徐国才. DDBS 微乳体系用于油砂洗油的初步研究[J]. 油田化学，2005，22（4）：378-380.

[6]  张东生，陈爽，刘涛，等.含油污泥微乳化处理工艺研究[J]. 油田化学，2005，22（4）：378-380.

[7] 方倩倩.  萃取法含油污泥资源化处理研究[D]. 山東：中国石油大学，2011.